摘要:針對本科教育階段大學(xué)生對于“模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)”課程的學(xué)習(xí)現(xiàn)狀,通過對該課程教學(xué)和實驗教學(xué)的效果分析,結(jié)合全國大學(xué)生電子競賽和省級電子競賽的發(fā)展態(tài)勢,提出了以學(xué)生為本,以電子競賽為契機,以培養(yǎng)應(yīng)用創(chuàng)新型學(xué)生為目標(biāo)的教學(xué)改革思路。
關(guān)鍵詞:模擬電子技術(shù);課堂教學(xué);實驗教學(xué);電子競賽
作者簡介:李戰(zhàn)勝(1978-),男,河南漯河人,武漢工業(yè)學(xué)院電氣與電子工程學(xué)院,講師。(湖北武漢430023)
中圖分類號:G642#8195;#8195;#8195;#8195;#8195;文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A#8195;#8195;#8195;#8195;#8195;文章編號:1007-0079(2012)13-0057-02
一、“模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)”課程概述
“模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)”是理工科自動化、電氣工程及其自動化、電子信息、通信工程等電類專業(yè)必修的專業(yè)基礎(chǔ)課,該課程不僅具有自身的理論體系,而且還是一門實踐性很強的課程,該課程和“數(shù)字電路”合稱為“電子技術(shù)基礎(chǔ)”。“模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)”課程的主要任務(wù)是解決電子技術(shù)入門的問題,該課程的學(xué)習(xí),使學(xué)生掌握模擬電子電路的基本工作原理、分析方法和設(shè)計思路,為深入學(xué)習(xí)數(shù)字電路、微機原理及應(yīng)用、單片機原理與應(yīng)用、自動控制原理等后續(xù)課程和從事有關(guān)電子技術(shù)方面的實際工作打下堅實的基礎(chǔ)。同時由于全國大學(xué)生電子競賽和各省組織的省級電子競賽的深入開展,以此為契機,“模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)”成為各大院校重中之重。模擬電子技術(shù)簡稱“模電”,很多學(xué)過該課程的學(xué)生稱其為“魔電”。面對學(xué)生口中所說的“魔電”,筆者在長期的教學(xué)中,根據(jù)理論教學(xué)、實驗教學(xué)的效果和多年指導(dǎo)大學(xué)生進(jìn)行電子競賽的經(jīng)驗,對該課程的教學(xué)質(zhì)量問題進(jìn)行了一定的探討,從中得出幾個方面的問題所在,其中最重要的有以下幾點:
1.教材選用問題
一般的高等院校選用兩個教材,其中一個是《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》,清華大學(xué)出版社出版,由童詩白、華成英主編;另一個是《電子技術(shù)基礎(chǔ)(模擬部分)》,高等教育出版社出版,由康華光主編。這兩套教材的側(cè)重點有所不同,但是課程內(nèi)容大同小異。
2.課程的授課學(xué)時問題
一般院校的總學(xué)時為80學(xué)時,其中理論學(xué)時為64,實驗學(xué)時為16,從近年的課堂理論教學(xué)情況來看,需要增加相應(yīng)的理論學(xué)時以提高理論學(xué)習(xí)的深度和應(yīng)用型知識的廣度,同時實驗課時也需要增加。但是在整體消減學(xué)時的大背景下,增加課時還是有難度的。
3.理論教學(xué)內(nèi)容方面的問題
整個課程理論教學(xué)的內(nèi)容安排還是偏重于理論性的知識,通常向?qū)W生講授的是“是什么”的問題,而本科教育的目標(biāo)是培養(yǎng)應(yīng)用型的人才,主要掌握的應(yīng)該是“怎么用”的問題,因此需要從中選用一套適合本校實情的教材,同時還要對教材內(nèi)容進(jìn)行一定的取舍和重新組織,盡量多安排一些與實際應(yīng)用相關(guān)的知識點。
4.實驗教學(xué)內(nèi)容方面的問題
以往的模擬電子技術(shù)實驗多為驗證性的內(nèi)容,引不起學(xué)生的興趣,因而要增加一些應(yīng)用性和設(shè)計性的實驗內(nèi)容來培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,同時也可以增加一些與實際工程聯(lián)系緊密的實驗。
對于傳統(tǒng)黑板板書教學(xué)方式,畫電路和波形比較慢,而且比較抽象,學(xué)生難以理解;而通過采用多媒體技術(shù)和板書結(jié)合的方式就能達(dá)到很好的教學(xué)效果。
從筆者多年指導(dǎo)電子競賽的經(jīng)驗看出,學(xué)生理論聯(lián)系實際的能力較差,因此需要加強這方面的練習(xí)。
二、理論教學(xué)內(nèi)容探討
本科院校尤其是工科院校是培養(yǎng)應(yīng)用型創(chuàng)新人才的搖籃,它的教育目標(biāo)是順應(yīng)社會尤其是時代需求培養(yǎng)學(xué)生的實際應(yīng)用能力。在這個大政方針的指引下,電氣類學(xué)科中的“模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)”的教學(xué)目的是主要培養(yǎng)學(xué)生能夠正確選擇合適的電路元器件和設(shè)計具有某種特定功能的電路的能力,理論知識以夠用為基本原則,不需要面面俱到,更不需要鉆牛角尖,要盡可能地避免煩瑣的公式推導(dǎo)和大篇幅的理論分析。一些基本原理和電路的內(nèi)部結(jié)構(gòu)可不作詳細(xì)地分析,在介紹基本原理后直接使用。例如,三極管放大狀態(tài)下內(nèi)部載流子的傳輸過程,各種場效應(yīng)管的內(nèi)部工作原理的講解等一直是理論教學(xué)的難點,但是實際應(yīng)用中學(xué)生只要會分析三極管和場效應(yīng)管組成的六種放大電路即可,因此就可以大膽地刪除這些內(nèi)部工作原理的講解,把教學(xué)重點放在這兩種放大器件組成的放大電路的應(yīng)用場合和分析思路的講解中,就可以達(dá)到偏重應(yīng)用型教學(xué)的目的。從整體上看,模擬電子技術(shù)的重要內(nèi)容是放大電路。而放大電路包括分立元件,三極管和場效應(yīng)管組成的放大電路,集成電路組成的放大電路。其中分立元件組成的放大電路是基礎(chǔ),而集成電路的內(nèi)部是由分立元件組成的功能更強的放大電路,而且集成電路體現(xiàn)的是現(xiàn)代電子技術(shù)發(fā)展的趨勢。因此理論教學(xué)要“以分立電路為基礎(chǔ),集成電路為重點”來進(jìn)行,適當(dāng)加強大規(guī)模集成電路的內(nèi)容。在集成電路教學(xué)中,要適當(dāng)縮減內(nèi)部電路的分析,加強集成電路的外圍電路及實際應(yīng)用方面的內(nèi)容,適當(dāng)向?qū)W生介紹一些在工程實踐和電子競賽中使用的新器件,如開關(guān)電源,各種濾波器,高速放大器等,培養(yǎng)學(xué)生分析電路和解決實際問題的能力,同時也能使學(xué)生了解現(xiàn)代電子技術(shù)發(fā)展的前沿和動態(tài)。此外,最為關(guān)鍵的是在講授的同時給學(xué)生貫穿實際電路設(shè)計的知識,使學(xué)生認(rèn)識到理論分析和實際設(shè)計的差距,從而能夠理論聯(lián)系實際,更大程度地激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)“模擬電子技術(shù)”的興趣。當(dāng)然,在教學(xué)中應(yīng)適當(dāng)注重課程內(nèi)容與其他專業(yè)課程的聯(lián)系與銜接,注重課程內(nèi)容的工程應(yīng)用背景,提高學(xué)生對課程內(nèi)容的興趣。
三、實驗教學(xué)內(nèi)容探討
除了理論教學(xué)外,“模擬電子技術(shù)”這門課程非常注重實驗教學(xué),這也是學(xué)生獲得知識以及激發(fā)其學(xué)習(xí)理論知識的主要途徑之一。事實上,既然是培養(yǎng)應(yīng)用型的人才,實驗教學(xué)應(yīng)該是重中之重,但是通過多年的教學(xué)發(fā)現(xiàn),大部分學(xué)生對于這個重中之重的課程并不“感冒”,學(xué)生經(jīng)常忽視這個問題,當(dāng)然最主要的原因不能怪學(xué)生,而主要在于實驗內(nèi)容上。由于大部分的實驗屬于驗證性實驗,而且傳統(tǒng)的實驗教學(xué)往往是以教師為主,實驗指導(dǎo)教師從實驗?zāi)康?、實驗步驟到實驗注意事項逐步講解,而學(xué)生按照教師的講解進(jìn)行實驗的具體操作,按部就班地將教師講授的內(nèi)容依葫蘆畫瓢地加以練習(xí)。如果最后的實驗結(jié)果和教師講的不一樣或者得不出結(jié)果,學(xué)生的第一反映是找老師幫忙。顯然這種教學(xué)方式不利于學(xué)生分析問題、解決問題能力的培養(yǎng),極大地限制了學(xué)生的主觀能動性和創(chuàng)造性??梢钥鋸埖刂v,學(xué)生即使不懂實驗原理,只要懂得中文,按照實驗步驟去做,一般都能做好實驗,這也是學(xué)生提不起實驗興趣的主要原因。如何解決這個問題呢?首先對于各類實驗尤其是驗證性的實驗,必須要求學(xué)生做好實驗前的準(zhǔn)備工作,弄清楚實驗所涉及的原理,不能不懂裝懂,要做預(yù)習(xí)實驗報告,這時需要教師在實驗課前進(jìn)行嚴(yán)格地檢查,督促學(xué)生養(yǎng)成預(yù)習(xí)的好習(xí)慣;其次,實驗指導(dǎo)書的編排上盡量將實驗步驟不要寫得太詳細(xì),甚至可以不寫,給學(xué)生獨立思考的空間;第三,實驗課堂上要以學(xué)生為主,教師為輔,盡可能地將教師的講課內(nèi)容壓縮在15分鐘之內(nèi),給學(xué)生充分的時間去做實驗,即使學(xué)生做實驗的時候出現(xiàn)一定的問題,也要學(xué)生盡可能自己獨立解決;第四,除驗證性實驗外,盡可能多地安排一些設(shè)計性和綜合性的實驗,對于這類實驗,可以不限定時間由學(xué)生獨立完成,他們可以隨時到實驗室進(jìn)行實驗的調(diào)試和設(shè)計,當(dāng)然這就需要很多配套的硬件設(shè)施和開放更多的實驗室。同時改革實驗考核辦法,在要求完成的實驗內(nèi)容之外,另選一個實驗作為實驗考試內(nèi)容,由操作、實驗報告、考試三部分的成績綜合得到實驗總評成績,以此來督促學(xué)生,提高實驗教學(xué)的質(zhì)量。
四、教學(xué)方式的探討
傳統(tǒng)的教學(xué)方式主要是板書,作為學(xué)生口中的“魔電”,學(xué)生普遍反映“模擬電子技術(shù)”這門課程難學(xué),主要難在課程的基本原理、概念比較多而且抽象,尤其是放大電路的兩大分析方法之一的圖解分析法,如果單純地用黑板加上粉筆的這種傳統(tǒng)教學(xué)方法去講解,曲線圖的繪制不但慢而且效果不太好。此時如果加入多媒體課件,就能很形象生動地向?qū)W生展示模擬電子技術(shù)的魅力,多媒體教學(xué)的優(yōu)點還有信息量大。當(dāng)然這并不是說板書不好,相反,通過調(diào)查發(fā)現(xiàn),學(xué)生更愿意接受板書的教學(xué)方式,主要原因是多媒體教學(xué)速度太快,學(xué)生的思維跟不上,而板書速度較慢,學(xué)生更容易理解。在教學(xué)過程中,盡量多媒體和板書相結(jié)合,從而在一定程度上提高教學(xué)質(zhì)量。
五、電子競賽的契機
全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽是教育部和前電子工業(yè)部于1994年共同倡導(dǎo)主辦的,全國先后舉辦了九屆競賽;它是四大學(xué)科(電子設(shè)計、數(shù)學(xué)建模、機械設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計)競賽之一,面向全國大學(xué)生的群眾性科技活動;它和全國大賽相對應(yīng),各個省份的電子競賽也如火如荼地進(jìn)行,競賽內(nèi)容緊扣當(dāng)前教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)環(huán)節(jié),注重理論聯(lián)系實際、傳統(tǒng)器件與新型器件應(yīng)用的結(jié)合,也特別注重在新技術(shù)、新器件、新儀器上的應(yīng)用。電子競賽對高校教育思想和教育觀念的轉(zhuǎn)變、教育教學(xué)改革特別是模擬電子技術(shù)課程教學(xué)改革起積極的推進(jìn)作用。競賽逐漸成為教學(xué)改革實踐的載體,從而越來越被高校所重視,得到廣大師生的認(rèn)可和積極參與,且參與人數(shù)逐年增加。
通過武漢工業(yè)學(xué)院多年的電子競賽經(jīng)驗可以看出,電子競賽更注重學(xué)生實際動手能力的培養(yǎng),這種競賽與實驗教學(xué)的效果相比,更能激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新精神。但是最初參加競賽的學(xué)生實際動手能力并不好,比如有的學(xué)生拿到幾個發(fā)光二極管,什么實驗還沒做就燒壞了,主要原因是相關(guān)元器件的使用說明書他們沒有認(rèn)真看,直接加電壓結(jié)果是電流過大二極管都燒毀了。當(dāng)然這些注意事項課堂上都講過,但是學(xué)生的理論聯(lián)系實際的能力欠缺,最有效的方法是在實踐中學(xué)習(xí)模擬電子電路。實踐是檢驗真理的唯一標(biāo)準(zhǔn),通過設(shè)計實際的電路,學(xué)生能夠認(rèn)識到知識的重要性。所以說,全國電子競賽和各省組織的省級電子競賽是學(xué)好“模擬電子技術(shù)”基礎(chǔ)的契機,也是高校教師教好“模擬電子技術(shù)”的契機。
借鑒電子競賽的實施方法,通過一系列的實際訓(xùn)練,學(xué)生普遍較好地掌握簡單電子系統(tǒng)設(shè)計基本方法的同時,了解元器件的基本知識,并進(jìn)一步熟練各種基本儀器的使用,而且動手能力和相應(yīng)的計算機應(yīng)用能力得到明顯提高。這種方法的實施效果明顯,學(xué)生在訓(xùn)練中非常認(rèn)真,而且特別投入,有一部分學(xué)生整天在實驗室工作,幾乎達(dá)到了廢寢忘食的程度;更重要的是通過這一環(huán)節(jié),學(xué)生真切地體會到電子技術(shù)的魅力,對電子技術(shù)課程的興趣普遍增大,能夠在課外主動思考用所學(xué)知識解決身邊一些問題的方法,能夠主動去做一些感興趣的簡單設(shè)計,能夠積極地參加各類相關(guān)科技競賽,同時又通過電子競賽和參賽同學(xué)的積極反饋作用,更有效地提高了教學(xué)質(zhì)量。在競賽中,以學(xué)生為主,教師指導(dǎo)為輔,從而為培養(yǎng)創(chuàng)新型應(yīng)用人才打下了堅實的基礎(chǔ)。
六、結(jié)語
本文通過對“模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)”理論教學(xué)、實驗教學(xué)、教學(xué)方式的分析和探討,又根據(jù)電子競賽的影響力和契機,提出了以學(xué)生為主,教師為輔的培養(yǎng)方式和教學(xué)改革方式。但是這樣的教學(xué)改革并不是一朝一夕能夠完成的,需要廣大高校師生的全力配合。只有這樣,才能在提高“模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)”教學(xué)質(zhì)量的基礎(chǔ)上,實現(xiàn)培養(yǎng)創(chuàng)新型應(yīng)用人才的目標(biāo)。
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(責(zé)任編輯:宋秀麗)